分散聚合法包覆无机纳米粒子的研究进展

综述了国内外分散聚合方法包覆无机纳米粒子的研究进展,包括包覆工艺、包覆机理、关键技术及发展趋势。重点分析了聚合温度、引发剂、单体、稳定剂类型和用量、分散介质、无机纳米粒子、包覆时间等因素对包覆效果的影响,结果表明,提高无机纳米粒子和聚合物的亲和性以及无机纳米粒子的分散性是分散聚合包覆无机纳米粒子的关键。     

高分子聚合物包覆无机纳米粒子的研究进展

简单介绍了非液滴内成核法、液滴内成核法包覆无机纳米粒子的原理,重点讨论了乳液聚合法、无皂乳液聚合法、分散聚合法、悬浮聚合法、细乳液聚合法包覆无机纳米粒子的优缺点。针对包覆过程中产生的独立聚合物粒子、独立无机粒子,提出采用引发剂吸附在无机颗粒表面、采用反应性乳化剂和偶联剂处理无机粒子并控制单体用量;针对包覆多个无机粒子,提出采用聚合前超声空化技术。     

丙烯酸酯类聚合物乳液法修饰纳米SiO2粒子研究

采用带有羧基活性官能团的丙烯酸酯类聚合物乳液对纳米SiO2进行表面修饰.并用透射电镜、红外、热失重、接触角、粒径分析对处理效果进行了表征.结果表明所制备的含羧基基团的共聚物乳胶粒子在机械搅拌作用下,与粒径为15～20nm左右的无机SiO2纳米粒子的作用过程中,实现了对SiO2表面修饰和分散的效果.当复合温度(65℃)高于改性用聚合物的Tg(45℃)时,柔软的聚合物乳胶粒子变形、黏附在SiO2纳米粒子周围,并通过羧基的化学吸附作用最终实现对SiO2粒子的包覆;当复合温度(25℃)低于改性用聚合物的Tg(45℃)时,乳胶粒子仍保持其基本形状,SiO2粒子黏附在乳胶粒子周围.     

聚合物-纳米无机粒子复合微球研究新进展

近年来,聚合物-纳米无机粒子复合微球相关的设计、制备、以及应用研究得到了科学界众多学者的广泛关注与探索。本文论述了单体聚合法制备聚合物-纳米无机粒子复合微球的研究近况,主要介绍了悬浮聚合、乳液聚合(微乳液聚合、Pickering乳液聚合、细乳液聚合、反相乳液聚合、无皂乳液聚合)、分散聚合及溶液聚合的制备方法。概述了聚合物-纳米无机粒子复合微球在生物医药、光电材料、保护涂层、催化等方面的应用,展望了聚合物-纳米无机粒子复合微球的发展趋势。     

纳米TiO2/P(MMA-BA-MAA)复合粒子的制备及聚合动力学

用乳液聚合法制备了纳米TiO₂/甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物［TiO₂/P(MMA-BA-MAA)］复合粒子。考察了乳化剂的浓度、单体的用量比对复合粒子形貌的影响。系统研究了乳化剂浓度、引发剂用量、单体用量比、共乳化剂浓度、反应温度对TiO₂/P(MMA-BA-MAA)复合粒子包覆反应动力学影响。用TEM、FTIR及TG分析等证实P(MMA-BA-MAA)包覆在TiO₂表面形成表面光滑、分散性好的球形核 壳复合粒子。根据动力学实验结果,求出整个乳液聚合包覆反应的反应速率方程,反应的表观活化能为163.0 kJ.mol^-1。推测可能的包覆反应机理应为无机纳米TiO₂表面吸附乳化剂分子形成所谓的TiO₂/surfactant胶束成核或均相凝聚成核。TG结果显示,复合粒子的热稳定性高于相同条件下得到的共聚物的稳定性。ζ电位、接触角实验表明,与纳米TiO₂相比,复合粒子亲水性能下降、亲油性能提高。     

纳米TiO2/P(MMA-BA-MAA)复合粒子的制备及聚合动力学

用乳液聚合法制备了纳米TiO₂/甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物［TiO₂/P(MMA-BA-MAA)］复合粒子。考察了乳化剂的浓度、单体的用量比对复合粒子形貌的影响。系统研究了乳化剂浓度、引发剂用量、单体用量比、共乳化剂浓度、反应温度对TiO₂/P(MMA-BA-MAA)复合粒子包覆反应动力学影响。用TEM、FTIR及TG分析等证实P(MMA-BA-MAA)包覆在TiO₂表面形成表面光滑、分散性好的球形核 壳复合粒子。根据动力学实验结果,求出整个乳液聚合包覆反应的反应速率方程,反应的表观活化能为163.0 kJ.mol^-1。推测可能的包覆反应机理应为无机纳米TiO₂表面吸附乳化剂分子形成所谓的TiO₂/surfactant胶束成核或均相凝聚成核。TG结果显示,复合粒子的热稳定性高于相同条件下得到的共聚物的稳定性。ζ电位、接触角实验表明,与纳米TiO₂相比,复合粒子亲水性能下降、亲油性能提高。     

乳液聚合法制备核(二氧化钛)-壳(聚苯乙烯)复合粒子

研究了乳液聚合技术用于聚苯乙烯(polystyrene,PS)包覆改性二氧化钛(TiO2)纳米粒子.十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)作乳化剂,考察了其浓度对复合粒子形态的影响.用Fourier红外光谱、透射电镜和热重分析表征了无机-有机核-壳复合粒子.用沉降实验评价复合粒子的分散性和分散稳定性.实验表明:SDS浓度为0.8mg/mL时,可以实现PS对纳米TiO2粒子的成功包覆.最佳条件下,乳液聚合单体转化率达62.0%:包覆效率为54.0%;复合粒子中PS占62.6%;复合粒子平均粒径为181nm.复合粒子能在乙酸乙酯中形成均匀分散体系.     

聚丙烯／无机纳米粒子复合材料研究进展

近年来随着纳米科技的兴起,无机纳米粒子已逐步应用于聚合物改性,在不改变聚合物原有加工性能的同时,使其综合性能获得明显改善,成为增值的重要手段。文章详细介绍了聚丙烯/无机纳米粒子复合材料的研究进展,内容包括这类复合材料的制备及无机纳米粒子的表面改性,特别是有关复合材料力学性能提高的方法和原理。     

聚合物乳液法表面修饰改性Fe_3O_4磁性纳米粒子特性研究

探讨了一种聚合物乳液在机械搅拌下,改性修饰Fe3O4纳米粒子表面,制备Fe3O4-聚合物复合粒子的方法。含羧基基团的柔软的聚合物乳胶粒子在机械搅拌作用下,与Fe3O4纳米粒子碰撞,变形,并通过物理粘附及羧基活性基团的化学吸附作用来包覆Fe3O4纳米粒子。在透射电子显微镜下可看到Fe3O4粒径约为5~20 nm,被聚合物包覆,虽存在团聚,但团聚体尺寸也仅100 nm左右,且团聚体中的Fe3O4纳米粒子也为聚合物隔开,纳米粒子得到了良好的分散。通过红外、热失重、接触角等的测试分析,进一步证实乳液聚合物对Fe3O4纳米粒子实现了表面修饰。实验结果表明,改性用聚合物的Tg以及复合温度是影响聚合物对Fe3O4纳米粒子包覆的重要因素之一。     

超声波场下相分离法制备Ag/PA-6复合粒子

在尼龙-6（PA-6）的甲酸溶液中加入表面处理的Ag粒子,然后采用滴加非溶剂法和冷却降温法相结合的相分离法促使PA-6粒子的成型,同时在相分离及分散过程中引入超声波场,制备出Ag/PA-6复合粒子。通过对Ag/PA-6复合粒子的结构表征,发现Ag/PA-6复合粒子形状不规整,表面存在一定的缺陷,但结构非常致密,复合粒子周围及表面无游离的纳米Ag粒子存在,包覆率较高。在相同无机粒子添加量（质量分数20%）的条件下,采用相分离法制备的复合粒子的无机粒子包覆率（81%）高于原位分散聚合法（47%）。     

原位聚合法制备纳米TiO2/有机硅改性丙烯酸酯复合乳液

用硅烷偶联剂对纳米二氧化钛(TiO2)粒子表面进行预处理，使其表面由亲水性变为疏水性，并在其表面接枝上可反应的有机官能团。通过改性纳米TiO2表面上的原位聚合反应，制备了纳米TiO2／硅丙复合乳液。透射电子显微镜观察结果显示，乳液中存在两种结构的乳胶粒子：一种是以聚丙烯酸酯为核、有机硅聚合物为壳的核壳结构硅丙乳胶粒子；另一种是以纳米TiO2为核、有机聚合物为壳的纳米TiO2／聚合物复合结构乳胶粒子。乳胶粒子的结构形态可由乳化剂的用量控制。该复合乳液具有较好的杀菌效果，在较短时间内对细菌的杀灭率可达90％以上。     

熔融共混法制备聚合物／纳米无机粒子复合材料

简介了在熔融共混法制备聚合物/纳米无机粒子复合材料的研究中所取得的几点成果，包括：(1)无机纳米粒子的“表面有限钝化”；(2)增强外力作用促进纳米粒子分散；(3)纳米粒子的“沙袋结构”对聚合物的增韧。此外，研究还发现，PP弹性体／CaCO3体系与二元体系相同，仍然符合逾渗脆韧转变机制；当纳米CaCO3在聚烯烃中分散良好时，在一定范围内，填充量越大，复合材料熔体的表观粘度越低，流动性越好；挤出时在高剪切速率下有较宽的第二光滑区。     

原位聚合法制备纳米TiO2/硅丙复合乳液

采用硅烷偶联剂对纳米TiO2进行表面处理，使其亲水性表面改为亲油性，并在其表面接枝上可反应的有机官能团，然后通过原位聚合法与有机硅改性丙烯酸聚合物复合，制得性能稳定的纳米TiO2／硅丙复台乳液。采用透射电子显微镜表征了乳液的结构及其形态。     

Synthesis of CaCO3–P(MMA–BA) nanocomposite and its application in water based alkyd emulsion coating

As part of broader effort to synthesize a new class of water-based composite, hybrid emulsion polymerization was carried out with acrylic monomers [methyl methacrylate (MMA), n-butyl acrylate (BA)]. Nanocomposite of P(MMA–BA)/nano CaCO₃ was synthesized by in situ emulsion polymerization. Water-based alkyd coating with various proportions nano CaCO₃, P(MMA–BA) and its nanocomposite was formulated. Extent of polymerization with and without nano CaCO₃ was measured using gravimetric method. Thermal properties of neat polymer, nanocomposite and coating films were evaluated by TGA and DSC, DTA analysis. Uniform dispersion of nano CaCO₃ in polymer matrix was ensured from SEM/TEM images. Incorporation of nanoparticles to hybrid polymer and nanocomposite to alkyd emulsion showed significant enhancement in mechanical and thermal properties. Dual role of nanocomposite in coating; as a partial binder and a filler to improve property profile of neat coating has been reported.     

Synthesis of CaCO3–P(MMA–BA) nanocomposite and its application in water based alkyd emulsion coating

As part of broader effort to synthesize a new class of water-based composite, hybrid emulsion polymerization was carried out with acrylic monomers [methyl methacrylate (MMA), n-butyl acrylate (BA)]. Nanocomposite of P(MMA–BA)/nano CaCO₃ was synthesized by in situ emulsion polymerization. Water-based alkyd coating with various proportions nano CaCO₃, P(MMA–BA) and its nanocomposite was formulated. Extent of polymerization with and without nano CaCO₃ was measured using gravimetric method. Thermal properties of neat polymer, nanocomposite and coating films were evaluated by TGA and DSC, DTA analysis. Uniform dispersion of nano CaCO₃ in polymer matrix was ensured from SEM/TEM images. Incorporation of nanoparticles to hybrid polymer and nanocomposite to alkyd emulsion showed significant enhancement in mechanical and thermal properties. Dual role of nanocomposite in coating; as a partial binder and a filler to improve property profile of neat coating has been reported.     

纳米TiO_2种子乳液聚合包覆的研究

采用普通搅拌分散乳液聚合方法及原位聚合方法制备聚甲基丙烯酸甲酯及聚甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯包覆纳米TiO2。对二者在收率、接枝率及分散程度上进行了比较。发现将乳化剂、纳米材料及单体在一定的配比下,经普通搅拌并进行乳液聚合反应,在不添加偶联剂的情况下可将纳米TiO2粉体材料以纳米数量级分散在乳液聚合产物中。该方法具有操作简单、可进行大规模连续化工业生产的特点。     

核壳型纳米SiO2-聚丙烯酸酯复合乳液的制备及应用

本文根据核壳乳液聚合理论,以硅烷偶联剂表面处理的纳米S iO2为种子,采用优化的乳液聚合工艺,制备核壳型纳米S iO2-聚丙烯酸酯复合乳液,并以其为基料制备建筑涂料。实验结果表明,纳米S iO2经硅烷偶联剂表面处理后,提高了其在聚合体系中的分散稳定性和与聚合物的相容性。所制备的复合乳液粒子具有核壳结构,以其为基料制备的建筑涂料的耐沾污性、耐洗刷性和耐候性等性能大大高于国家标准中优等品的水平。     

Effect of nano‐SiO2 on granule characteristic and fusion process of Poly(vinyl chloride‐co‐vinyl acetate)/nano‐SiO2 composite resin

Poly(vinyl chloride‐co‐vinyl acetate) (PVVA)/nano‐SiO₂ composite resin was prepared by radical suspension polymerization of the monomers in the presence of fumed nano‐SiO₂ particles premodified with γ‐methylacryloxypropyl trimethoxysilane. The cool dioctyl phthalate absorption percentage, granule porosity, and specific surface area of the composite resin were enhanced through incorporation of nano‐SiO₂ into the PVVA. Scanning electron microscope pictures showed the resin had higher porosity. PVVA/nano‐SiO₂ composite resin was mixed with pure PVC resin to form a mixture sample (polymer‐composite blend [PCB]) and the mixture was fused in the torque rheometer. The rheological test results indicated that, at a certain nano‐SiO₂ content, the fusion speed of PCB was accelerated and the fusion temperature of PCB was decreased, owing to nano‐SiO₂ dispersed evenly in the polymer matrix. When excessive nano‐SiO₂ was loaded, the fusion torque, the fusion time, and the fusion temperature of PCB were all increased. These properties are correlative to the dispersive density of nano‐SiO₂ in the polymer matrix. This study also demonstrated that the introduction of small amounts of nano‐SiO₂ into the resin increased the impact strength and tensile strength of PCB simultaneously. J. VINYL ADDIT. TECHNOL., 20:230–236, 2014. © 2014 Society of Plastics Engineers     

丙烯酸丁酯原位悬浮聚合法制备表面改性纳米TiO_2

将悬浮聚合与溶液聚合方法改性纳米TiO2作了对比研究,探讨了介质和单体浓度对结果的影响,并对改性后纳米二氧化钛粒子的分散性能进行了分析。结果表明,在悬浮与溶液聚合条件下,在纳米TiO2粒子表面均能形成聚合物包覆层,当单体浓度为0.25 g/mL时包覆率达最大值。TG表明与以水为介质相比,在乙醇中聚合物包覆率较大,但TEM表明包覆前的纳米粒子在乙醇中更易团聚,因此悬浮聚合条件下更利于聚合物在单个纳米粒子表面的吸附从而促进纳米粒子的分散。     

聚合物/纳米二氧化硅复合材料的制备、应用的有关中国专利(CN)分析

聚合物/纳米二氧化硅复合材料的制备方法大体包括共混法、原位聚合法和溶胶-凝胶法,如今纳米二氧化硅在树脂基复合材料的改性、新型塑料添加剂、功能纤维添加剂和橡胶改性等领域具有广泛的应用。本文还基于聚合物/二氧化硅纳米复合材料的专利数据,对中国专利中的专利申请的相关领域的申请时间分布、申请人情况和技术构成等角度进行分析表明国外申请人的专利申请偏重保护产品,而国内申请人的专利申请仅只偏重保护方法。在中国申请的专利中,外国申请人一般企业居多,中国申请人主要是高校和科研院所。